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Erzeugungsbedingungen fr schnelle Trger durch Hochfrequenzvielfachbeschleunigung.

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E . 0 . Schloper. Erzeuguysbedingungen fur schnelle Triiger usw. 507
Erxeugungsbed4ngungem far schnelle T r U g e r dwrch
Hochfrequenxwle t?fachbeschi?eunCgulzg
Von E d g a r 0. S c h l o p e r
(Mit 16 Abbildungen)
Das Gebiet der positiven Tragerstrahlen weist im Gegensatz
zn den reichen Erfahrungen iiber Elektronen, die wir besonders
Ph. L e n a r d und seiner Schule') verdanken, noch gro6e Liicken auf.
I n der bisherigen Literatur finden sich Untersuchungen an kiinsb
lichen positiven Triigerstrahlen uberwiegend nur bis etwa 50 kV.
Urn 50 kV wurden in neuerer Zeit wesentliche Beitrage gelieferta
uber dieser Grenze, z. T. bis 2 MV und hoher liegen nur dio
wenigen Untersuchungen uber die Strenung von Protonen an Wasserstoff
die Aussendung von Rontgenstrahlen') und die Sekundarelektronenemission beim Aufprallen von Tragern auf MetalloberA&chen6) vor, wenn wir von der Verwendung rrtscher Trlger fur
Kernumwandlungen absehen. Es lohnt sich also in dern wenig
nntersuchten Gebiet iiber 50 kV mit einer geeigneten Anlage weitere
Untersnchungen auszufuhren.
Die gegenwartige Untersuchung befsSt sich mit der von
W i d eroea) ausgedachten nnd in zwei Stnfen ausprobierten, von
1) Ph. L e n a r d , Ann. d.Phys. 80. S. 1 u. 17. 1926; A B e c k e r , Ann.
d. Phys. 67. 6.428. 1922; 76. 8.435. 1924; 78. 6.209, 228, 253. 1925; 81.
S. 779. 1927; [5] 2. 5. 249. 1929.
2) Ch. G e r t h s e n , Ann. d. Phys. 85. 6. 881. 1928; 66. S. 1025. 1928;
[5] 3. S. 373. 1929; [5] 6. S. 657. 1930; [5] 9. 9. 769. 1931; Phys. Ztschr. 31.
S. 948. 1930; H. B a r t e l s , Ann. d. Phys. [5] 13. S. 373. 1932; K. W o l f , Ann.
d. Phys. [5] 7. S. 937. 1930; H. Biitener, Ann. d. Phys. [5] 26. S. 233. 1935;
A. E c k a r d t , Ann. d. Phys. [5] 6. S. 401. 1930.
3) MiltonG. W h i t e , Phys.Rev. 47. S. 573. 1935 L ; 49. S. 309. 1936;
M. A. T u v e , L. R. H a f s t a d , N. P. H e y d e n b u r g , Phys. Rev. 49. S. 402.
1936L; 60. S.806. 1936; E. G. D r y m o n d , Proc. Roy. SOC.A. 167. S. 302.1936.
4) W. M. Coates, Phys. Rev. 48. S. 542. 1936; 0. P e t e r , Ann. d. Phys.
[5] 27. 8.299. 1936; K . L i o n , Ztschr.f.Phys. 83. 8.431. 1933; Ch. G e r t h s e n ,
Phys. Ztschr. 34. S. 478. 1933.
5) L. L i n f o r d , Phys. Rev. 47. S. 279. 1935.
6) R. W i d e r o e , Arch. f. Elektrotechn. 21. 8. 387. 1929.
33 *
508
A n n a h der Physik. 5. Folge. Band 32. 1938
Sloan und L a w r e n c e l) hochentwickelten Linearbeschleunigungsmethode mittels hochtransformierter Hochfreqnenz.
Mit der Linearmethode, wie wir unsere Methode im Gegensatz
zum Zyklotron nennen wollen, wurden Wigerstrahlen bis zu 5 MV
von S l o a n und L a w r e n c e erzeugt. Mit u s e r e r Anlage (vgl. Abb. l),
die meines Wissens den ersten Nachbau nach dieser amerikanischen
darstellt nnd nur mit einem Sender von etwa 100 Watt arbeitet,
Abb. 1. Schaltbild
sind wir bisher bis zu 200 kV vorgeschritten, urn znniichst unsere
Kenntnis der bisher noch kaum untersuchten Wirkungen der positiven I’rilger in diesem Geschwindigkeitsbereich zu erweitern. Wegen
Abweichen der Wellenlange vom berechneten Wert war die Notwendigkeit der Aufstellung neuer Formeln gegeben, die genaue
Werte lieferten? In dieser Arbeit werden zunachst nur die experimentellen Ergebnisse behandelt. Die erzielbare Endspannung ist
beinahe nur eine R a g e der Sendeenergie. Versuche mit hoherer
Sendeenergie sind bereits im Gange.
Die Ersenguog inteneiver Trggeretrahlen
In der benutzten Anordnung (Abb. 2) umgab ein durch einen
seitlich angesetzten Kupferstab K gekiihlter Nickelzylinder G einen
von Zeit zu Zeit frisch torierten Platindoppelfaden H von je fiinf
1) D. €IS.l o a n , E. 0. L a w r e n c e , Phye. Rev. 38. S. 2021. 1931;
D. H.S l o a n , W. M.Coates, Phya. Rev. 46. S. 539. 1934.
2) Edgar 0.S c h l o B e r , Ztschr. f. techn. Phys. 19. 6.237. 1938.
E. 0 . Schloper. Erzeugungsbedingungen f u r schnelle l'riiger usw.
509
Windungen, einer einfachen Lange von 8 cm und einer Dicke von
0,3 mm. Als Anode wurden die Nickelzylinder G und A benutzt.
Ans dem feldfreien Raum in dem Anodenzylinder A konnten durch
eine seitliche &hung mit
einer negativen Spannung
an B, die entstandenen
Trager herausgezogen werden. Da sie geringe Eigengeschwindigkeit
besitzen,
konnen sie leicht durch
B, in Richtung des Beschleunigungssystems gezogen werden; eine zseite
negative Spannung besorgt
die weitere Foknsierung
durch den Hohlzylinder B,
hindurch.
Zuerst wurden Versuche mit WasserstofFtragern gemacht. Der Wasserstoff wurde mittels einee
durch eine Spiritnsflamme
Abb. 2. Trtigerquelle
erwarmten Palladiumrohrchens so eingelassen, daB
mm Hg ergab. Ohne Flamme
sich ein Druck von etwa 5
konnten spater durch Einbringen eines Tropfens Quecksilber in
die Triigerquelle Hg+- und Hg++-Trilger mit ebenderselben Anordnung erzengt werden.
-
Eigeneohaften der eraeugten poaitiven Btrehlen
vor der Hoahfrequenabeeohleanigung
In der folgenden Darstellung werden die Abkiirzungen gebraucht :
Ja = Anodenstrom der Triigerquelle,
i = Binsntelektrometeraueechlag,
EA I Anodenspannnng der TrBigerquelle,
EB= Spannung zwischen Anode und eretem Beschleunigungezylinder,
E, = Spannung zwischen 1. nnd 2. Beschleunigungszylinder,
E,, = EB + E, = Anfangsvoltgeschwindigkeit durch ~leichspennungsbeschl.,
EHf= Hochfrequenzspannung der eekundiiren Scbwingkreiespule.
Die Triigerquelle wurde mit einem Eeizstrom bis zu 8 Amp.
betrieben. Die E A betrng in unbelastetem Zustand etwa 100 Volt
bei Erzeugung von H+- bzw. Hg+-Tragern. Will man Hg+ +-Trager
in erhiihter Anzahl erzeugen, so werden die Bedingungen infolge
510
Annulen deer Physik. 5.Folge. Band 32. 1938
der bei 30 anstatt bei 10 Volt liegenden Tragerbildungsspannung
bei 150 Volt Anodenspannung glinstiger ’).
MiBt man mit einem hinter B, (Abb. 2) angesetzten durch einen
drehbaren Schliff verschiebbaren Auffanger die Ausbeute zunachst
2 mm entfernt von der Eintrittsblende des Faradaykafigs, so ergeben sich bei verschiedenen Spannungen die J A - i-Kurven der
Abb. 3. Ans Abb. 3a, b, c ersieht man, daS nach einem zuerst sehr
raschen Anstieg ein weniger rascher folgt, der wegen geringerer
Empfindlichkeit gegen Entladestromschwankungen ein konstanteres
CIO
sk.
-
x
ZpkV
‘t
0
/5kY
+ a;OW
ti
20-
Q
+,
I
44-
fiffadesfhrnstoA-e
a:,?& b:j,7; c:&?kV
d :55; xo. e:5,3; ~o.fq9;z.okY
Abb. 3. Kennlinien der Trligerquelle
1
I
I
30
60
70
9omm
hffernungwnfinhiffsblende
70
Abb. 4. Intensitlitsabnahme
des Triigerstrahles vom Weg
Arbeiten gewahrleistet, Die Abb. 3d, e, f zeigt ferner, daS im Vergleich zu Abb. 3 a , b, c eine niitzliche Fokusierungswirkung durch
die Nachbeschleunigungsspannung hervorgebracht wirda).
Verschiebt man den Auffanger, so la& sich damit die interessante Feststellung machen, daS die rascheren Strahlen eine groSere
Divergenz besitzen a l s die langsameren, also mehr Intensitat pro
Wegeinheit der Achse verlieren (Abb. 4). Aus diesem Grund liegt
die giinstigste E, bei etwlt 4200 Volt. Versuche mit einem Kana1 in
B, (Abb. 2) von 2 anstatt 1 mm Durchmesser ergaben eine infolge
des hoheren Drnckes im Beschleunigungsraum etwas geringere Ausbeute. Eine zwischen Ba (Abb. 2) und dem Faradaykafig angelegte
Gegenspannung zeigte, daS beinahe die ganze angelegte Spannung
den Tragern mitgeteilt wurde.
1) R. D u d l e y , W . F o w l e r , G. E. G i b s o n , Phys. Rev. 46. S. 1080f.
1934.
2) Unter den bei a, b, c angegebenen Spannungen ist EB cu verstehen,
E, ist Null; bei d, e, f sind die Werte von EB.und E, angegeben.
E. 0.Schlo/3er. Erzeugungsbedingungenf u r schneUe Trciger u w . 511
Hochfrequensepannungeerseugung
Bei nicht zu klein gewahlten Abstanden des Beschleunigungssystems gelang es mit nur 100 Watt und eirier Betriebsspannurig
von 4000 Volt durch eine moglichst giinstige Hochtransformierung
mit Hilfe eines genau abgestimmten Teslatransformators S S p (Abb. 1):
der aus Kupferrohr kapazitiitsarm hergestellt war, eine EIIf von
etwa 9 kV zu erreichen. Die erzeugte E , konnte am einfachsten
mit einer sehr genau einstellbaren Kugelfunkenstrecke bestimmt
werden, da diese wenig Kapaziat besitzt. Bei diesen Spannungen
ist die Hochfrequenz- und Gleichspannungsskala dieselbe I). Durch
Veriindern des Abgriffes der Schwingspule wird der Primtkreis
auf 114, der Seknndiirkreis auf 1 abgestimmt. Die Voraussetzung
fiir die giinstige Wirksamkeit des Sekundtkreisea bildet eine kleine
Spulenkapazitat und vor allem eine kleine Kapazitat des Beschleunigungssystems und geringer 0h m scher Widerstand der Zuleitungen, denn fur den Resonanzwiderstand R gilt
worin L die Selbstinduktion, C die Kapaziat nnd R den Ohmschen
Widerstand des Kreises darstellen.
Zur Erzeugung von 2 MV-Strahlen sind bei 36 Beschleunigungen
also mindestens 55 kV notig. S l o a n und seine Mitarbeiter wendeten
79 kV an. Bei 1,2 If51 Resonanzwiderstand flieSen 650 mA, a180
sind dazu etwa 6 kW notig.
Arheitet man mit gro6em R’, also am iiberspannten Betriebszustand, so erhalt man einen ausgezeichneten Funkeniiberschlag.
Man muS diesen Zustand zu erreichen suchen, da in unserem Fall
nur eine hohe Spannnngsabgabe wesentlich ist, man mug dann aber
auf Oberwellenfreiheit verzichten. Wollte man ein sauberes Arbeiten
der Adage erreichen, d. h. einen homogenen Strahl in bezug auf
die Qeschwindigkeit erhalten, so diirfte man nicht iiber einen
Grenzwiderstand
von RGr = E H f also in unserem F a l l nicht
~
Js
’
iiber 4000 - 13000 51 hinausgehen.
013
Die Frage der Oberwellen
ist jedoch nicht so kritisch, da sich im allgemeinen fur diese bei
einer geniigend groSen Anzahl von Beschleunigungszylindern des
Systems keine geeigneten Beschleunigungsbedingungen der Triiger
ergeb en.
1) J. K a m p s c h u l t e , Arch. f. Elektrotechn. 24. S. 525-552.
1930.
512
A n n a h der Physik. 5. Folge. Band
32. 1938
C)eschwindigkeitebestimmungdurch elektrische Ablenkung
Mittels einer Anordnung mit drei Zylindern, an denen Hochfrequenz angelegt wurde, wurde nun untersucht, wie dieser T r e e r strahl sich beschleunigen lie& Zu diesem Zweck wurden zwei
Kondensatorplatten von 100 x 10mm rnit einem Abstand von 4,5 mm
hinter den Beschleunigungszylindern eingebaut. Nach der
Formel
s = 2e
m
'f5-
wurden die Zylinder s bei einer
bestimmten Wellenlange il flir
H+- Triiger berechnet. E bedeutet darin die Voltgeschwindigkeit, die ein Trager besitzt,
wenn er in den Zylinder eintritt.
Abb. 5 zeigt die Ablenkung
bei verschiedenen Wellenlangen.
5hoy Die Ordinaten bedeuten immer
,do
&
elckfr/che Ablenkung
nur Relativwerte in Skalenteilen pro gerade gew&hlter
Abb. 5. Ablenkungskurven
bei verschiedenen Wellenlangen
Zeiteinheit. Die Kurve links
unten in Abb. 5 stellt die Ablenkungskurve fiir die nicht mit Hochfrequenz beschleunigten Trager dar.
Da trotz starker Ausblendung eine vollstandige Ablenkung hauptsahlich wegen Sekundlrelektronen und gestorter Feldverhdtnisse
nicht zu erzielen war, wurde zur magnetischen Geschwindigkeitsbestimmung iibergegangen.
ioo
,,io
+
C)eschwindigkeitebestimmung durch magnetisohe Ablenkung
Zu diesem Zweck wurde das Glnsrohr von 20mm Durchmesser,
das den Wagerst.rah1 nmgab, auf 10 mm AuBendurchmesser verengt
und eine bewegliche Verbindung mit einem wieder weiteren Rohr
hergestellt. Mit Schliff wurde der Faradaykafig hinten angesetzt. Zur
Ablenkung wurde ein Elektromagnet mit Polschuhflache 40 x 40 mm
henutzt. Die F e l d s t i k e wurde in Abhangigkeit von der erregenden
Stromstarke genan in dem nltchher zur Messung gewilhlten Abstand
durch Einbringen einer Wismutspirale in Bruckenschaltung gemessen.
Der genaue Abstand war durch zwei Messingvierkantstabe von 40 mm
Lange garantiert, die zwischen die Polschuhe gebracht wurden.
Ohne EHf ergab sich bei geerdeten Beschleunigungszylindern
die Kurve a der Abb. 6. Vierfache Hochfiequenzbeschleunigung
E. 0.Schlober. Erzeugungsbedingungm fur schneUe Trager usw. 513
ergab die Kurve b. AuBer den H+-Triigern, fur die die Apparatur
berechnet war, ergaben sich noch von einer Verunreinigung herriihrende Hg+- Triiger. Erhitzen vermehrte dieses Maximum sehr
stark (Abb. 6d).
12
70
8
18
i
4
2
0
A-
Abb. 6. Magnetische Ablenkung
Reeonsnsverhaltnieee
Es wurden zunachst die Resonanzverhdtnisse in bezug auf
die sngelegte Hochfrequenzspsnnung, untersucht (Abb. 7). AuBerdem wurden bei Anwendung verschiedener Wellenliingen die beim
gleichen System notwendigen Hochfrequenzspannungen H F festgestellt (Abb. 8). Bei dieser Abbildung zeigt sich die Konstanz des
Ausdruckes H F ilainnerhalb der
700 Fehlergrenzen der Funkenstrecke.
-
300 -
%
'o
zb
I&
I,&
R$
ASktHf
Abb. 7. Trligemtrome in Abhhgigkeit von der Hochfrequenzspannnng
bei konstanter Wellenllinge
'
3
0
48
A-
5lJm
Abb. 8. Verwendung desselben
Beschleunigungssystems
bei verechiedenen Wellenlbgen
Anmlen dc7 Physik. 5. Folge. Band 32. 1938
514
An Hand der Resonanzkurve lassen sich Verbesserungen der
Anlage vornehmen. 1st eine spitze oder eine 0ache Resonanzkurve
eratinscht? Eine spitze Resonanzkurve liefert wenig Trager hornogener Geschwindigkeit, da nur die Trager erfaSt werden, die gerade
die riihtige Geschwindigkeit haben, die also in Phase sind. Eine
breitere Resonanzkurve ist bei einer grof3en Anzahl von Zylindern
erwtinschter, da die Homogenisierung dennoch groS genug ist, die
Ausbeute, die dabei klein ist,
aber gesteigert werden kann. In
YO
-
30
-
HF=~OOS~
t
i
tzoi
I
/
P
Abb. 9.
Abb. 10.
Reaonanskurve dea elektriach abgelenkten Strahlea
Abb. 9 ist interessant, daS man neben dem Auftreten der Resonanzwelle bei 35 rn in dem Ma6 wieder ein Maximum bei der 70-mWelle entdeckt, in dem die 35-m-Welle a l s Oberwelle beigemischt
ist. Abb. 10 zeigt die steilere Resonanzkurve eines magnetisch
abgelenkten Strahles, bei dern nur die schnellsten Trilger untersucht wurden.
GroQe Besohlennigungarohre fiir Hg-Triiger
Die Beschleunigungsrohre ftir 25 Beschleunigungen der Hg+Triger wurde unter dem Gesichtspunkt konstruiert und gebaut,
trotz einer guten Veranderlichkeit der AbstDnde der Zylinder einen
starken stabilen Zusammenhang zu gewahrleisten. Die beiden
Halteruogsstabe, an denen die StDbe der Zylinder verschiebbar
sind , wurden durch drei Bernsteinpaare untereinander verbunden:
wovon zwei in Abb. 11 sichtbar sind. Der eine Halterungsstab
wurde unterteilt, um ihm eine etwas abweichende Spannung fur
die ersten Plattenbeschleunigungen zu geben. Alles iibrige ist aus
der Abb. 11 dentlich zu ersehen.
Die Kapazitat des fertig eingebauten Systems wurde auf den
auSerst geringen Wert von 25 cm heruntergedrtickt Dies wurde
,
E. 0. Schloper. Erzeugungsbeddngungen f u r schnelle Trager usw. 515
durch VergrijBern der Beschleunigungsstrecken bei geniigend grogem
Abstand der Halterungsstabe erreicht. Dadurch wurde eine sekundare Hochfrequenzspannung EHf von 8,9 kV erzielt. Die Abstinde
der Mitten der Zylinder wurden, da die genauen Beziehungen beim
Bau noch nicht vorlagen, auch nach der oben angegebenen Formel
berechnet. Berucksichtigt man, daB die 1. Strecke 1 cm lang sein
8011, so ergibt sich eine Wellenlange von 66,5 m. Nach Inbetriebnahme der Anordnung zeigte es sich, dab die Resonanzwelle bei
69,5 m lag. Eine Nachrechnung mit Hilfe neuer von mir aufgestellter genauer Formeln ergab eine sehr gute ubereinstimmung.
Bei der Konstruktion der grogen Beschleunigungsrohre ist noch zu
erwahnen, dafi der exzentrisch angesetzte Tombaksschlauch P zu
einer zweiten Diffusionspumpe fuhrt. Er ist durch einen Metallschliff mit der Beschleunigungsrohre verbunden. Die Messingkappe
tragt noch zwei Bernsteine znr Befestigung der Halterungptabe.
Die mit dieser Rohre bei 8,9 kV Hochfrequenzspannung bei 25 Beschleunigungen errechnete Spannung betragt 190 kV. Mit dem
verwendeten Sender konnte man bis auf 230 kV komnien.
EinfluD der Gleichapannungsvor- und naohbeeohleunigung
auf den 200 kV Hg+-Strahl
Aus Abb. 12 geht hervor, da8 die giinstigsten Bedingungen fiir
die Erzeugung eines zentrierten 200 kV Tragerstrahles bei dieser
Anordnung bei EB = 1000 Volt, E, = 4500 Volt liegen.
Annulen der Physik. 5. Folge. Band 32. 1938
516
Aus den Knrven der Abb. 13 ersieht man, da6 bei Steigerung
des Entladungsstromes J,, sich dasselbe Bild wie in Abb. 3 nach
der Vielfachbeschleunigung noch erhalten hat. Der Schnittpunkt
der Tangenten t , und ta verlagert sich beim intensiveren 200 kVStrahl zu kleineren Entladnngsstromsllrken. Aus Kurve a und b
geht deutlich die Steigerung bei
znnehmender Vorbeschleunigung
hervor, aus Kurve b, c und d die ,30
,'
,/'
starke Steigerung des 200 kV-Strah5'
les bei Steigerung der Nachbe,/"
i
,/
schleunigungsspannung. Der Strahl
I'
90
ti
70
60
50
40
30
-
I
6 rooov
20
70
0
Abb. 12. Abhiingigkeit
von der Beschleunigungsspannung
44-
Abb. 13. Kennlinien den Trkgerstrahls nach der Hochfrequenzbeschleunigung
hat sich in seinem Aufbau durch die Vielfachbeschleunigung nicht
geandert, er hat lediglich an Stlrke abgenommen. Von dem durch
den Kana1 gehenden Tragerstrahl kommt nach Durchlaufen der
25 Beschleunigungsstrecken noch etwa der 2 lo7te Teil der Hg+Trilger im Auff anger zur Messung, wenn die Stirnflbhe desselben
eine &hung von 2 mm Durchmesser besitzt.
-
fl
VJWYM
30
2%
2.-
70
Abb. 14. Erzeugung
von €Ig++-Tr&gern
,
75m
Beeohleunignng
der Hg++-Tdger
Aus der experimentell gefundenen Abb. 14 geht hervor,
daI3 auch bei Erzeugung von
Hg++-Trilgern das Maximum
E. 0.Schloper.
Erzeugungsbedingungen f u r schnelle
Triiger w . 517
bei 69,5 m Wellenbinge liegt. Bei der Wierquelle wurde EA a d
150 Volt erhoht, da dabei die Ergiebigkeit fiir Hgt +-Triiger
bedeutend ghnstiger ist. Die Berechnung liefert fiir diesen 100 kV
Hg++-Strahl wieder gnte ffbereinstimmung.
C+esohwindigkeltebeetimmungmit der Msgnetksmmer
Die Nachpriifung der errechneten Geschwindigkeit dieses raschen
Hg+-TrZigerstrahles nimmt man wieder am besten mit dem Magnetfeld vor. Infolge der Erzeugungsweise ernillt dieser Triigerstrahl
die Forderungen, die man heute f fir einwandfreies Arbeiten unbedingt
stellen muJ3, Einheitlichkeit in Geschwindigkeit, Ladnng und Masse.
Da es sich in diesem Fall um die Ablenkung sehr steifer
Strahlen handelt, war die ubliche magnetische Kreismethode nicht
anwendbar. Es war die Aufgabe gestellt, mit einem Elektromagneten
I
Abb. 15. Magnetkammer
eine moglichst hohe Feldstilrke zu erreichen, um siimtliche Quecksilbertriiger aus einer Blende wegzulenken. Es wurden der Breite
der Polschuhe entsprechende Eisenbacken gewilhlt, die aber in der
Hohe nur etwa ein Drittel der quadratischen Stirnfliiche der Polschuhe benutzten, wodurch das Feld nach dem Strahlenverlanf hin
zusammengedriingt wurde. Gegeniiber kreisformigen Backen betrug
die Stromersparnis 50°/,. Es gelang dadurch ferner in dem geradlinigen Bereich der Feldstiirke-Stromstkekurve des Magneten zu
arbeiten. Dieser Bereich liegt zwischen 1,2 nnd 4Amp. Die Kurve
wurde mit der Wismutspirale in Briickenschaltnng aufgenommen.
Der Abstand der rechteckigen Backen der Magnetkammer betrug
3 mm, er wurde auf 6/lm mm genau eingehalten. Die Eisenbacken
wurden in einen gedrehten Yessingkorper eingekittet , dessen Dimensionen aus Abb. 15 ersichtlich sind. Zur Ausblendung wurde
Es zeigte sich, dd3
ein Spalt von 10 x 5 mm vorgeschaltet (HI).
auch ohne diesen Spalt sich dieselbe Kurve ergab, da der Strahl
518
Annah
der Pkysik. 5. Folge.
Band 32. 1938
durch die zahlreichen Beschleunigungen auf einen geringen Qnerschnitt zentriert wurde.
Als Ergebnis der Ablenkungen wurden die zwei vollkommen
analogen Kurven der Abb. 16 gefunden. Zuniichst fallt bei den
beiden Kurven auf, daS die negative und positive Stromstarke, die
die Strahlen aus dem 5-mm-Loch des Faradaykafigs hinaustreiben,
20
ti
70
-Q
-3
-2
-7
- 0
Jm
+?
+2
+3
+4,4
Abb. 16. blagnetische Ablenkung
nicht identisch sind. Das kommt natiirlich von der mechanischen
Unmoglichkeit, den Strahl gerade auf die Mitte des Auffangers zu
richten. Bei diesen Untersuchungen wurde ein grolleres Loch gewahlt, da sich bei einem endlichen aber gegeniiber dem Loch schmalen
Strahl auf diese Weise ein genauer Wert der Voltgeschwindigkeit
ermitteln 1aSt. Um die Mitte des Tragerstrahles bis an den Rand
des Auffangers abzulenken, benotige ich die mittlere Gausszahl Q,
d. h. die Feldstarke, die dem Mittel aus der Minimalstromstiirke
fiir die zuerst abgelenkten Trager und der Maximalstromstarke der
zuletzt abgelenkten Triilger entspricht. Auf diese Weise ergibt sich
fur den Strahl a 225 kV und den Strahl b 195 kV nnd eine normale
Breite des Strahles an den Blenden von
mm.
In bezng auf den sich bei geringer Ablenkung ergebenden
UberschuB an Tragern kann nicht entschieden werden, ob das Teiichen sind, die ihre Geschwindigkeit beinahe vollig verloren haben
oder ob es positiv geladene Gasmolekiile sind. Man miiSte dazu
noch in einigen von der Strahlrichtung abweichenden Richtungen
E. 0. Schloper. Erzeugungsbeddngungen f u r sclmelle TrQer usw. 519
Messungen machen. Diese Teilchen wurden bei anderen Untersuchungen auch schon von einigen Autoren festgestellt ').
Die magnetischen Ablenkungen zeigen also, daS die fiir die
Beschleunigung von Tragerstrahlen aufgestellten Berechnungen auf
praktische Untersuchungen ohne weiteres angewendet werden konnen.
Zueammenfaseung
1. Bei gleicher Spannung erfolgt in Abhangigkeit von der Stromstarke nach zuerst sehr grober Steilheit ein fur konstantes Arbeiten
gut brnuchbares Gebiet weniger grober, aber nahezu konstanter
Steilheit.
2. Eine Verminderung der Gleichspannungsvorbeschleunigung zugunsten der Gleichspannungsnachbeschleunigung bringt bei gleicher
Summe der beiden eine grobere Steilheit hervor.
3. Durch hochfrequenzmaf3ig giinstigen Aufbau laf3t sich mit
Hilfe eines geeigneten Transformators bei 100 Watt und bei Frequenzen von 10' die Wechselspannung auf einen iiber das Doppelte
der angelegten Spannung gehenden Wert steigern.
4. Die elektrische Ablenkung erweist sich zur Geschwindigkeitsbestimmung als ungiinstig ; die magnetische Ablenkung liefert zuverliissige Werte.
5. Eine fiir 200 kV gebaute Rohre wird auf ihre Steilheit und
Ergiebigkeit untersucht. Die Geschwindigkeit der T r Q e r wird durch
besonderen magnetischen Nachweis gepruft. Eine Abweichung von
der berechneten Wellenlange machte eine Verbessernng der E'ormeln
notwendig. Durch Anderung der Beschleunigungsspannung konn ten
auch Hg++-TrIger erzeugt werden.
Herrn Prof. Dr. A. B e c k e r danke ich herzlich fur die Anregung
zu dieser Arbeit, zahlreiche Ratschlage und die Bereitstellung vieler
apparativer Hilfsmittel. Ein Teil der Hilfsmittel wurde Herrn Prof.
Dr. A. B e c k e r seitens der deutschen Forschungsgemeinschaft uberlassen, wofiir wir hier unseren Dank sagen.
1) C. Ramsauer, R. K o l l a t h u. D. L i l i e n t h a l , Ann. d. Phys. [5] 8.
S. 732. 1931; K. Glimme u. J. K o n i g s b e r g e r , Ztachr. f.Phys. 6. S.276.
1921; J. K o n i g s b e r g e r , Ann. d. Phys. 151 IS. 8. 780. 1932.
H e i d e l b e r g , Philipp-Lenard-Institut der Universitat.
(Eingegangen 14. Mai 1938)
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